La synténie : Définition. Co-localisation intra génome. Co-localisation intra génome

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1 La synténie : Définition Groupe de gènes dont le voisinage et l organisation sont conservés sur plusieurs génomes La synténie se caractérise par types de relations : définition(s), détection, intérêt en Génomique Comparative et Evolutive Relation de "" (intra génome) Relation de "correspondance" (inter génomes) correspondance Co-localisation intra génome correspondance Co-localisation intra génome correspondance Etre présent sur le même chromosome (définition initiale, notion eucaryote) Etre voisin sur le chromosome, notion de distance et choix d un seuil Utiliser la position physique (en pb) sur le chromosome ou une numérotation relative à l ordre des gènes sur le chromosome Etre présent sur le même chromosome (notion eucaryote) Etre voisin sur le chromosome, notion de distance et choix d un seuil Utiliser la position physique (en pb) sur le chromosome ou une numérotation relative à l ordre des gènes sur le chromosome NB : pour les génomes circulaires (type bactériens), il faut «linéariser» le chromosome NB : pour les génomes circulaires (type bactériens), il faut «linéariser» le chromosome

2 Correspondance inter génomes correspondance Intérêts Au niveau nucléique (séquence génomique totale) Au niveau protéique : Protéines des gènes orthologues Protéines des gènes homologues (paralogues + orthologues) Autres critères (classifications fonctionnelles, domaines protéiques partagés, etc.) Annotation : Interaction physique et/ou fonctionnelles (opérons, clusters de gènes) Identification des ortologues parmi les homologues Etude de la dynamique des génomes : Identification de réarrangements (transpositions, délétions, insertions, inversions, fusions/fissions) Intérêts Espèce A A A A 3 A 4 A 5 A 86 A 87 A 88 A 89 A 90 A 9 A 9 Espèce B B B B 3 B 4 B 5 B 6 B 7 B 34 B 35 B 36 B 37 B 38 B 39 BDBH, RBH Duplication/Deletion Nouveaux genes, annotations Orthologues/Paralogues Seuil détection Réarrangements chromosomiques exemple gap <= Réarrangement Fusion Duplication Insertion Inversion Rq : Correspondances multiples, différents réarrangements et insertions

3 Macro- et micro-synténie Gène : G G G3 G4 G5 G6 Détection G7 Espèce Espèce Espèce 3 Espèce 4 Espèce 5 Espèce 6 Microsynténie Macrosynténie Dotplot de Génomes complets Dotplot de Génomes complets 3

4 Dotplot de Génomes complets Dotplot de Génomes complets Bacillus subtilis Régions conservées Eisen et al., 000 Artemis Comparison Tool Escherichia coli k Artemis Comparison Tool E. coli S. typhi S. typhimurium Neisseria meningitidis serogroup A versus serogroup B 4

5 Algo «Syntonizer» ADHoRe: Eukaryotic genomes S. cerevisiae 4 C. glabrata Human pathogen c c c3 c4 c5 c6 c7 c8 4 K. lactis Model organism c c c3 c4 c5 c6 c7 c8 D. hansenii Cryotolerant, halotolerant marine yeast Y. lipolytica Alkane-using yeast Genome cca/ccb cca/ccb cca/ccb3 c c c3 c4 c5 c6 c7 c8 c c c3 c4 c5 c6 c7 c8 4 c c c3 c4 c5 c6 c7 c8 cca gap <= cca ccb ccb ccb3 G e n o m e gene gene gene 3 gene 4 gene 5 gene 6 gene 7 gene 8 gene 9 gene 0 gene gene gene 3 gene 4 gene 5 gene 6 gene a gene b gene c gene d gene e gene f gene g gene h gene i gene j r gap synteny blocks 0 inter-comparisons C. glabrata S.cerevisiae C. glabrata K. lactis D. hansenii S.cerevisiae K. lactis C. glabrata D. hansenii Y. lipolytica 88% of the genomes are conserved within synteny blocks 5

6 Combinatorics of signed permutations Combinatorics of signed permutations Gene loss Genome reduction in Buchnera Quelques exemples Moran et al., 00 6

7 Gene duplication/loss Gene duplication/loss X K. thermotolerans : K. lactis : DUPLICATION Gene duplication/loss Gene duplication/loss S. cerevisiae X RECIPROCAL GENE LOSS XIII YML047c 7

8 Double Synteny and Whole Genome Duplication in S. cerevisiae WGD segmental duplications <gene tandem duplications DUPLICATION New functions Gene dosage Gene order changes and translocations LOSS -> sequence degeneration deletion Pseudogenes and gene relics Speciation Dietrich et al., 004 Double Synteny and Whole Genome Duplication in Tetraodon Double Synteny and Whole Genome Duplication in Tetraodon 0 Doubly Conserved Synteny Blocks Jaillon et al., 004 Jaillon et al., 004 8

9 Double Synteny and Whole Genome Duplication in Tetraodon Double Synteny and Whole Genome Duplication in S. cerevisiae # genes Whole Genome Duplication Jaillon et al., 004 Wapinski et al., 007 9